动态增容技术

2024-07-22

动态增容技术（精选7篇）

动态增容技术篇1

目前城市供电以居民用电为主, 配电网峰谷差较大, 为满足高峰期居民用电负荷的需要毕竟进行大规模电力基础设施建设, 导致电网负荷率低, 影响了电网运行的经济性。长期以来, 配电线路载流量设计是在选定的气象条件下计算的线路载流量, 但过于保守。应用物联网技术和高速通信方式直接采集电气设备实时运行状态量, 根据监测数据进行计及配电网安全约束的电力设备热稳定限值在线分析计算, 根据计算结果实时判断配电网主设备实际运行工况, 突破过负荷保护定值的限值, 实现配电网动态增容, 提高配电网负荷率, 在不影响配电网运行可靠性基础上提升配电网运行经济性。

1 总体实施方案

利用配电网设备运行工况采集终端实现对配电网主设备运行工况的实时监测, 并将实时监测数据通过电力通信网传输至配电网调控主站, 配电网调控主站进行计及配电网安全约束的电力设备热稳定限值在线分析计算, 根据计算结果对配电网运行调度控制方式进行控制。

2 具体实施方法

2.1 数据采集

由配电网设备运行工况实时采集终端实时采集配电线路的运行工况, 采集到的信息主要是配电线路的实时温度, 重点是接头等最容易发热的关键部位, 同时也应包括电压、电流等电气量, 作为配电网调控主站在线计算的辅助参数。

除了配电线路外, 配电网设备运行工况实时采集终端还应对配电网其他主设备, 如配电变压器运行工况进行采集, 运行工况主要是配变实时负荷, 实时油温、油色谱及实时局放等。终端应满足以下要求:

2.2 数据传输

将采集终端采集到的配电网设备运行工况实时数据通过电力通信网上传至配电网调控主站。

2.3 主站在线计算

配电网调控主站收集实时监测数据, 进行计及配电网安全约束的电力设备热稳定限值在线分析计算。配电网安全约束条件应包括配电网运行全景工况、配电线路转供能力等, 根据计算结果对配电网运行方式进行实时控制。主站在线计算速度必须满足配电网实时控制需要。

进行计及配电网安全约束的电力设备热稳定限值在线分析计算包括:

2.3.1 网络拓扑

网络拓扑利用电力数据库里面的设备模型、拓扑结构以及断路器的开断状态, 确定电配网设备的连接关系、带电情况以及网络合环情况, 并结合配电网运行状态实现动态着色, 以醒目的方式将着色结果显示在系统接线图上。根据配电网一次设备的连接关系和运行状态开展动态分析, 分析结果可用于配电网运行控制、安全校核等, 也可对配电网络模型形成潮流计算、安全校核使用的计算模型。

2.3.2 状态估计

状态估计利用配电网实时量测数据的冗余性, 使用估计方法检查与剔除无效数据, 提高实时量测数据的精度, 并保持量测数据的一致性, 达到识别配电网无效量测数据的目的, 并通过电力负荷估算以及其他相关性分析算法开展无效数据的修复和补充。状态估计主要分为两部分:一是配电网实时量测数据的估计, 属于常规状态估计;二是配电馈线的潮流分量, 即在已知配电馈线始端电压和功率的条件下, 利用变电站母线的负荷预测结果, 将其分布到各个负荷点开展数据计算。

2.3.3 潮流计算

潮流计算是根据配电网特定运行状态下的变电站母线电压、电网拓扑结构、用电设备运行功率等数据, 计算得到配电网的母线电压, 以及各支路电流和功率分布。

对于已经开展配电自动化建设地区, 由于配电自动化系统采集配电网实时数据较全, 可以开展精确的潮流计算;对于未开展配电自动化地区, 由于没有相关的配电网实时数据, 此时可以利用负荷控制系统、用电信息采集系统的准实时数据, 进行状态估计, 尽可能补充数据, 开展潮流计算。目前广泛应用的潮流计算方法主要有牛顿-拉夫逊潮流计算方法、支路类配电网潮流计算方法等。

2.3.4 负荷预测

负荷预测针对变电站10k V母线、地区配电网开展负荷预测, 在对配电网历史负荷情况、节假日、天气因素以及特殊情况等信息进行分析的基础上, 总结得到配电网负荷变化的规律, 建立配电网负荷预测模型, 选择适合的预测方法, 预测未来配电网负荷。由于配电网实际测量量太少, 所以负荷预报对配电网运行有重要意义。

负荷预报软件根据周期分为超短期负荷预报和短期负荷预报。超短期负荷预报一般用于预测未来1-2小时系统负荷, 短期负荷预报一般用来预测未来1天-1周的系统负荷。

2.3.5 线路实时过载能力计算及负荷转供

算法的核心是结合线路潮流、线路负荷预测、线路温度及配变运行状态进行线路实时过载能力计算。为保证电网安全, 计算应加入线路所带主变在线监测值作为约束条件, 分别是顶层油温和油色谱监测数值。

当配电网线路发生过负荷情况时, 主站根据实际采集的状态量进行线路供电能力判断, 当线路发生重过载时或者设置计划停电区域时, 有可能导致上述区域以外出现停电情况, 需要对这部分区域进行负荷转移, 减小配电网负荷损失和减少用户停电时间, 此时可以使用负荷转供功能, 根据配电网设备情况, 分析受到影响的用电负荷, 并将该部分电力负荷转移到新的电源点, 提出包含转供容量、转供路径的负荷转供具体操作方案。

2.4 配电网运行方式实时控制

依据负荷转供分析得到的结果, 采用全自动或半自动方式对电力负荷进行转移, 实现减小负荷损失、减少用户停电时间等目标, 形成闭环控制。在进行转供路径分析时, 应优先采用自动开关, 其次为手动开关;对于配电网中的自动开关, 应详细了解该自动开关目前的挂牌状态, 如故障挂牌、接地挂牌、操作禁止、检修挂牌、告警挂牌等, 优先选用状态良好的自动开关。

3 结束语

应用物联网技术和高速通信方式直接采集电气设备实时运行状态量, 并根据监测数据进行计及配电网安全约束的电力设备热稳定限值在线分析计算, 实时判断配电网主设备实际运行工况, 突破过负荷保护定值的限值, 实现配电网动态增容, 提高配电网负荷率, 在不影响配电网运行可靠性基础上提升配电网运行经济性。

摘要：长期以来, 依据导线最高允许温度下得到的配电线路载流量往往过于保守, 影响了配电网运行的经济性。本文提出应用物联网技术和高速通信网络对配电网设备运行状态进行实时监测, 在线分析计算设备热稳定限值, 根据计算结果进行配电网运行调度控制, 达到配电网动态增容的目的。

关键词：物联网,热稳定,调度控制,动态增容

参考文献

[1]郭昊坤, 衡思坤, 应展烽, 等.输电线路动态增容在线监测装置研究[J].电力学报, 2012, 25 (5) :459-461.

[2]邹鹰, 金红核.输电线路动态增容监测系统的构成[J].华东电力, 2008, 36 (12) :33-35.

[3]梁俭.输电线路增容在线监测在电力系统中的应用[J].广东电力, 2005, 18 (8) :34-36.

动态增容技术篇2

输电力是国家的支柱能源和命脉。但由于电网系统大多直接暴露于自然条件下,受环境因素和自然灾害影响大。各类自然灾害的发生直接威胁着电网系统的安全运行,甚至导致严重的电网破坏和大面积停电事故,影响到人们的正常生产、生活和社会的稳定。

云南地处低纬度高原季风气候区,地理位置特殊,地形地貌复杂,气候也很复杂。西双版纳州位于云南省的西南部,地处北纬约21°10′,东弧垂经99°55′~101°50′,属北回归线以南的热带湿润区。独特的地理位置和地形特征,形成了其鲜明的气候特征,导致电网输电线路运行复杂。西双版纳州每年夏季时气温都很高,针对特殊地理特点,在重点高压输电线路导线设计阶段时,受温度变化、运行负荷、运行天气条件等综合因素的影响,有很大程度的不可预知性。因此,提出基于智能调度的输电线路动态增容的应用技术主要是:给出具体的应用策略和实现方法,提出安全、经济和高效地实现输电线路增容运行提供可靠的依据,为高温条件下、电力紧张地区、负荷高峰时期以及事故短时超负荷运行等情况下电网的智能调度提供有效手段,也是实现智能电网和输电智能化核心价值和目标的关键技术之一。

2 在线监测系统

根据西双版纳地区的情况,我们制作了相应的在线监测系统,实现对线路上的导线温度进行实时监控,为智能调度以及动态增容方案提供了有力的实时数据。

该系统主要分为:GIS展现、监测数据管理、设备管理以及用户管理等模块。

GIS展现模块中我们将西双版纳供电局的线路以及杆塔加载上来,结合设备,我们就能实时关注设备上显示的导线温度,效果如图1所示。

监测数据管理部分主要是将温度数据进行收集展现并进行统计分析等工作,为动态增容方案提供直观的温度趋势统计等,效果如图2所示。

设备管理部分主要是进行设备数据的添加修改以及对设备的温度数据进行远程请求等工作。效果如图3所示。

用户管理部分是实现对通知用户的管理,在导线温度超过阀值的情况下,系统会根据设备情况,将信息发送给这些对应的用户。效果如图4所示。

3 动态增容

3.1 导线载流量计算模型

对导线的温度进行监测以及动态增容,我们需要选择一套导线载流量的计算模型,各国在计算过程中考虑的各个因素有所不同,使其公式的系数不同,但计算结果相差不大。此处我们根据西双版纳地区的特点以及我们的导线温度在线监测系统的需求,此处我们选择引用以下导线温度计算公式:

式中:

θ-导线的载流温升,℃;

V-风速,m/s;

D-导线外径,m;

ε-导线表面的辐射系数,光亮新线为0.23~0.46,发黑旧线为0.90~0.95;

S-5.67×10-8W/m2(斯蒂芬-包尔茨曼常数);

ta-环境温度,℃;

αs-导线吸热系数,光亮新线为0.23~0.46,发黑旧线为0.90~0.95;

kt-t(=+ta)℃时的交直流电阻比;

Rdt-t℃时直流电阻;

Is-日光对导线的日照强度,W/m2。

3.2 导线动态增容

通过获取线路弧垂的大小计算出现行导线的允许温度,再结合线路的实际情况,从而得出实际导线载流量允许值。通过监测网格化的研究,实现对输电线路实时在线监测,通过对弧垂计算得到导线负载数据,从而能够根据实际情况制订一套动态增容方案,保证导线的使用寿命并维持线路对地安全距离。系统结构图如图5所示。

根据在线监测系统,时刻关注输电线路上的导线温度,并进行分析如图6所示。

通过检测分析输电线路导线的温度,结合导线热容以及载流量的计算,实施动态增容方案,为高温条件下、电力紧张地区、负荷高峰时期以及事故短时超负荷运行等情况下电网的智能调度提供有效手段。

结语

本系统以南方电网输电线路在线监测通讯规约为基础,制定符合输电线路导线测温技术要求的通信规约。同时针对目前西双版纳供电局输电线路现有的运行维护的问题,提出系统平台的建设方案。明确Mesh无线自组网技术在输电线路在线监测应用的适用性。结合Mesh无线自组网技术及导线测温终端的监测数据到系统平台。系统平台接入终端传输的数据,对数据进行挖掘和分析展现。并通过上送的数据建立数据分析模型,对状态监测数据进行模型计算。为西双版纳供电局预警和应急提供第一手的决策依据,做到科学调度,快速响应;同时有效地为西双版纳供电局提供相关的应急指挥与决策,提高西双版纳供电局输电线路的准确性、实时性。

在本文中介绍了西双版纳供电局导线测温在线监测系统与动态增容技术的结合与应用的研究,文中着重介绍了导线热容计算、导线载流量计算以及结合系统实现的导线监测与动态增容方案。如有不足之处还望指正。

摘要：本文以GIS技术为核心,建立统一的覆盖输电线路的GIS数据模型和图形中心,并结合导线弧垂以及动态增容技术,实现对输电线路的智能调度。通过监测网格化的研究,实现导线负荷实时在线监测。

关键词：智能调度,动态增容,导线测温

参考文献

[1]王孝敬.输电线路导线测温与动态增容关键技术研究[J].江西电力,2011(01).

[2]凌平.提高输电线路输送容量动态监测增容技术的研究[J].中国电力,2007(01).

[3]郭昊坤.输电线路动态增容在线监测装置研究[J].电力学报,2012(05).

输电线路动态增容运行风险评估篇3

智能化输电线路作为智能电网的重要环节,承担着获取全景广域的输电线路状态信息,建立统一的数据平台,可视化展示各种运行状态信息以及在此基础上对输电线路状态进行智能化分析、评估和诊断的任务[1]。输电线路增容系统作为智能输电线路技术支撑系统的重要部分,能在不新建线路的前提下增加原有线路的输送能力, 提高输电设备资产的利用效率,同时帮助运行和调度人员更好地掌握和控制当前线路的运行状态,提高电网运行的安全性和可靠性。

架空输电线路的额定热稳定输送容量与环境温度、风速、风向、日照辐射等微气候条件,导线的物理特性,以及导线所处的地理位置等因素有关。目前,线路允许输送的额定热容量是为防止线路负荷增加时产生过热故障而制订的静态热容量极限。这种极限值是基于最恶劣气候条件(如晴天高温、无风等),为维持线路对地的安全距离而得出的,实际上这种最恶劣气候条件发生的概率是极低的,据统计小于0.02%[2]。输电线路动态增容系统是在不突破现行技术规程规定的前提下,根据导线运行状态(导线张力、弧垂、温度等)、气候条件(环境温度、日照、风速等)和线路参数实时确定线路载流能力。近年来,国内外在输电线路增容方面开展了许多基础与应用研究工作,取得了很好的成果。比较知名的系统有美国USi公司开发的Power Donut平台,美国The Valley Group Inc开发的CAT1线路监测系统[3],以及美国电力科学研究院(EPRI)开发的DTCR系统[4]。国内包括华东电网、广东电力试验研究院、上海交通大学等也都开展了输电线路增容技术的研究[5,6]。

当前阻碍输电线路动态增容系统大规模应用的一大瓶颈是如何评估增容后线路的运行风险,从而为增容条件下线路的运行提供实施依据,确保增容运行的可靠性和安全性。目前,线路增容运行风险评估相关的研究还很少。由输电线路动态增容的原理可知,评估输电线路增容风险的关键是预测容量评估气候模型中引用的各种参数。本文提出使用马尔可夫链蒙特卡洛(MCMC)方法产生气候模型各参数后验分布的随机序列来获取气候模型,进而利用该模型通过蒙特卡洛(MC)模拟来预测导线温度的分布,计算出增容系统的风险指标。

1 输电线路动态增容运行风险评估原理

本文提出的输电线路动态增容风险评估主要流程如图1所示。

具体原理和方法描述如下。

1)通过安装在输电线路现场的在线监测系统获得若干天内的微气候数据——风向φ1,φ2,…,φt-1,风速v1,v2,…,vt-1,环境温度T1a,T2a,…,Tt-1a等3组影响输电线路热容量的主要气候参数的时间序列。利用MCMC方法分别建立风向、风速和环境温度模型。

2)将当前微气候数据代入各种气候模型中来预测未来一小时风向φt,风速vt,环境温度Tta 的分布。

3)将气候参数分布数据和线路负荷电流分布数据一起代入暂态热平衡方程,通过MC模拟来获取导线温度Ttc 的分布。

4)利用导线温度分布计算出导线温度Ttc 超过线路最大允许运行温度值Tc,max的概率,即为导线增容运行的风险。

2 基于MCMC方法的气候模型

2.1 贝叶斯分析及MCMC方法

假设变量θ为气候模型中的某一参数,变量y为观测数据,θ与y的联合概率分布为p(θ,y),变量θ的先验分布为p(θ),变量y的条件分布为 $p (y | θ)$ ,则

p(θ,y)=p(θ)p(yθ) (1)

根据贝叶斯定理计算考虑观测变量y后,变量θ的后验分布p(θy),得

p(θ $y) = \frac{p (θ) p (y | θ)}{p (y)} (2)$

式中:p(y)=∫p(yθ)p(θ)dθ。

贝叶斯分析一般可以分成以下3步来进行:①在所考虑的问题中将所有观测量和未观测量的概率模型全部定义;②计算后验分布p(θy);③根据后验分布预测未观测量 $\tilde{y}$ 。

但是,在大多数情况下计算∫p(yθ)p(θ)dθ很困难,因此必须利用其他方法得到后验分布。注意到式(2)中p(y)的值不取决于θ与y,而是一个固定值,假设未标准化后验分布为q(θy),则

p(θy)∝p(yθ)p(θ)=q(θy) (3)

利用未标准化后验分布q(θy),采取MCMC方法来逼近后验分布p(θy)[7,8]。

MCMC方法的关键是建立一条平稳分布为目标后验分布p(θy)的马尔可夫链,它要求采样足够长的时间直到采样参数被认为已经能够代表目标后验分布。MCMC方法一般包括2种重要的参数采样法,分别是Metropolis-Hasting采样法和Gibbs采样法。2种采样法的具体算法详见文献[9]。

2.2 风向模型

在处理与角度相关的循环数据时,Von Mises (VM)分布通常是不错的选择[10],因为VM分布角的取值范围为0～2π。此处风向参数模型采用VM分布,其概率密度函数为:

$f (φ) = (2 π Ι_{0} (k))^{- 1} \exp (k c o s (φ - μ)) (4)$

$Ι_{0} (k) = \sum_{r = 0}^{\infty} (r!)^{- 2} (0.5 k)^{2 r} (5)$

式中:I0(k)为分布的标准化常数,用零阶Bessel函数表示;0≤k≤∞;0≤φ≤2π。

现认为参数k不随时间变化,参数μ为t时刻风向的期望值,利用一阶自回归(AR)模型来估计μ,即

E(φt)=μt=g(α1g-1(φt-1)+α0) (6)

式中:α1和α0均采用正态分布,α1～N(0,104),α0～N(0,104)。

函数g采用反正切函数[9,10],风向模型为:

p(φt $μ^{t}, k) = (2 π Ι_{0} (k))^{- 1} \exp (k c o s (φ - μ)) (7)$

$μ^{t} = 2 \arctan (α_{1} \tan \frac{φ^{t - 1}}{2} + α_{0}) (8)$

式中:k采用Gammar分布,k～Γ(1,10-3)。

结合若干天的采样数据(本文利用6 d,144组采样数据),未标准化联合分布函数的3个参数α1,α0,k满足:

$\begin{array}{l} p (α_{1}, α_{0}, k | φ^{1}, φ^{2}, \dots, φ^{144}) \propto \prod_{t = 2}^{144} ((2 π Ι_{0} (k))^{- 1} \cdot \\ \exp (k c o s (φ^{t} - μ^{t}))) \exp (- 0.5 α_{1}^{2} 10^{- 4}) \cdot \\ \exp (- 0.5 α_{0}^{2} 10^{- 4}) \exp (- 10^{- 3} k) (9) \end{array}$

取自然对数之后的3个参数的边缘分布分别为:

由于上述边缘分布并不是常规统计分布,故用Metropolis-within-Gibbs采样法来生成马尔可夫链,将Metropolis采样法嵌套于Gibbs采样法中。

以α1为例阐述具体如何嵌套算法。

步骤1:产生初值α $_{1}^{0}$ 。

步骤2:产生备选值α*1=α $_{1}^{0}$ +randn(1)σ。其中,randn(1)表示从正态分布(0,σ2)中随机抽取一个值,σ为该正态分布的均值标准差。

步骤3:计算比率r。为方便表述进行如下代换,令

r=min(exp(f(α*1)-f(α $_{1}^{0}$ )),1) (14)

步骤4:产生u=runif(0,1),即从均匀分布(0,1)当中随机抽取一个值。

步骤5:当u≤r时,α $_{1}^{t}$ =α*1,否则α $_{1}^{t}$ =α $_{1}^{0}$ 。

步骤6:令t=t+1,α $_{1}^{0}$ =α $_{1}^{t - 1}$ ,重复步骤2—步骤5。

上述6个步骤阐述的是在Gibbs采样中如何从ln(p(α1α0,k,φ1,φ2,…,φ144))中随机抽取α $_{1}^{t}$ ,亦即Metropolis采样法实现步骤。另外2个参数α $_{0}^{t}$ ,kt的抽取同理,不再赘述。

还可以通过OpenBUGS软件更方便地实现MCMC方法,图2是使用OpenBUGS软件模拟生成的α1,α0,k马尔可夫链轨迹图。

通过图2可以发现,经过10 000次循环后α1,α0,k已经稳定,到达平稳分布,将前面5 000组数据去掉后的数据即可作为VM分布的3个参数,即风向模型的参数。

确定风向模型后,需要检验原采样数据是否服从MCMC方法得到的VM分布,使用Watson检验法检验表明,6 d的风向采样数据服从所得VM分布[10]。

2.3 风速模型

对风速模型的研究一般使用Weibull分布[11]。但有文献提到,通过对风速数据作频率直方图表明风速在低风速(接近于0 m/s)时存在一个尖峰[12],即风速在0 m/s附近的频率异常高,不能单纯用Weibull分布来描述风速。然而,本项目组近1 a对风速的观测数据表明该“尖峰”并不存在,故本文仍采用Weibull分布作为风速模型。1 a风速观测数据的频率直方图见附录A图A1。

风速分布为p(vt)～W(k,λ)。其中,k,λ的先验分布分别采用Gammar分布和正态分布,即k～Γ(1,10-3),λ～N(0,103)。

由于先验分布和后验分布都是常规统计分布,此处不再详述。得到的Weibull分布参数经 Kolmogorov-Smirnov 检验表明,6 d的风速采样数据服从所得Weibull分布。

2.4 环境温度及日照辐射模型

环境温度大致以24 h的周期,将环境温度采样数据中24 h周期量移除,即令y为24 h环境温度变化量,yt=Tta-Tt-24a。变量y模型采用正态分布,即p(yt)～N(μ,σ2),μ采用AR模型,μt=α1yt-1+α0。其中,α1,α0,σ的先验分布均采用正态分布α1～N(0,104),α0～N(0,104),σ～N(0,104)。

由于上述环境温度模型与风向模型类似,故此处不再详述MCMC过程,卡方检验结果表明,6 d的环境温度采样数据变化量服从所得正态分布。

日照辐射采用IEEE 738标准中的确定性模型而非与其他参数一样采用概率模型,其原因如下:①日照辐射与云层厚度密切相关,而迄今为止还没有明确的概率统计模型能详细模拟云层的变化情况;②日照辐射的波动对动态容量计算影响有限,对线路运行风险的计算影响很小;③IEEE 738标准中日照辐射取为可能达到的最大值,即比实际考虑云层影响后的值大,计算出的运行风险比实际要大,从安全角度看这样处理是合理的。

3 输电线路运行风险评估

根据IEEE 738标准,导线温度满足以下暂态热平衡方程[13]:

$\frac{d Τ_{c}}{d t} = \frac{1}{m C_{Ρ}} (R (Τ_{c}) Ι^{2} + q_{s} - q_{C} - q_{r}) (15)$

式中:CP为导线比热容;R(Tc)I2为导线焦耳热;qs为日照吸热;qC为对流散热;qr为辐射散热。

求解式(15)微分方程能够得到导线温度Tc随时间变化的情况,由于架空输电线路的时间常数一般为10～30 min,认为1 h之后的导线温度已经很接近稳态温度,不会发生什么变化。导线温度随时间变化的曲线见附录A图A2。

在第2节中得到气候参数模型后,通过以下MC模拟来预测下一个小时导线温度的概率分布。由上述气候模型预测出下一个小时的风向φ、风速v和环境温度Ta,导线电流也通过估计它的分布来预测下一个小时的导线电流I。假设在下一个小时内气候参数和导线电流(φ,v,Ta,I)不发生变化,通过4阶龙格库塔方法求解式(15)中关于导线温度Tc的微分方程,得出1 h时的导线温度Tc(1 h)作为该预测气候和电流参数(φ,v,Ta,I)条件下的导线温度。重复预测下一组气候和电流参数来计算下一个导线温度值。通过重复以上步骤足够多的次数之后就能得到整个导线温度的分布。

输电线路增容运行的风险就是指导线温度超过Tc,max的概率,作为线路运行安全的临界值。输电线路增容运行的风险指标为:

$R = Ρ (Τ_{c} \geq Τ_{c ‚ \max}) = \frac{Ν_{f}}{Ν} (16)$

式中:Nf为MC模拟中Tc(1 h)大于Tc,max的次数;N为MC模拟的总次数。

4 算例

本项目组在南方电网某110 kV线路上实际安装的动态增容系统已经稳定运行近3 a,采集的气候和电流数据近万组,从中取出2010年7月11日12时到2010年7月17日13时共144组观测数据作为例子来进行该增容系统风险评估。线路参数见附录A表A1。

2010年7月17日13时,风向为176°,风速为1.38 m/s,环境温度为37.2 ℃,此时的气候参数几乎为1 a中最恶劣的。根据稳态热平衡方程,基于IEEE 738标准给出17日13时线路的动态热容量为524 A。为了模拟线路载流量接近该热容量时的情况,将电流所服从正态分布均值设为500 A,标准偏差为5 A,利用上述气候模型以及此处的电流分布来预测17日14时的气候电流参数(φ,v,Ta,I)。进行1 000次MC模拟,图3为MC模拟所得到的导线温度—频率直方图。

此时线路增容运行风险指标R为0.001,表明若导线热容量为524 A,导线负荷电流均值为500 A时,导线温度仅有0.1%的风险会超过运行允许的最大值。显然,这个风险足够小,电力系统完全能够接受;同时,此时风险指标如此小也从另一个侧面反映了最恶劣气候条件发生的概率足够小,进行输电线路增容完全可行。

为进一步探究增容运行风险随着电流分布均值变化的情况,将电流分布的均值由500 A变到 1 000 A,标准差不变仍为5 A。图4是夏季增容运行风险随电流分布均值变化的情况。

从图4中增容风险变化趋势可以发现,由于此时气候条件已经相当恶劣,电流均值超过额定热容量后线路过负荷程度越来越严重,风险也随着迅速变大。若增容至650 A运行,其线路运行风险将超过10%,显示在气候条件极恶劣情况下进行增容运行必须相当谨慎。

鉴于上述风险评估基于夏季观测数据,为全面评估增容后线路运行风险,对冬季观测气候数据进行分析。从采集数据中取出2011年1月5日11时到2011年1月11日12时的气候观测数据来进行风险评估。

2011年1月11日12时,风向为161°,风速为1.441 m/s,环境温度为18.4 ℃,热容量为813 A,计算11日13时增容风险。11日13时电流分布均值为700～1 200 A,标准差为5 A。图5为增容风险随电流分布均值变化情况。

如图5所示,由于环境温度较低,冬季线路增容运行的裕度明显较大。在电流分布均值为800 A时,增容风险仅为0.8%,即负荷电流达到增容系统计算容量813 A时,线路的运行风险仅有0.8%,显示该增容系统计算容量有相当的可靠性。850 A时增容风险为3.2%, 900 A时增容风险接近10%,显然是不能接受的。随着电流分布均值的进一步增大,增容风险近似呈指数上升,电流越大,线路温度、弧垂超过允许值的风险上升得越快。

以上夏冬2季MC模拟的风险评估结果表明,线路负荷电流达到增容系统所计算的热容量时,线路增容风险都控制在1%以内,属于电力系统运行和调度能接受的范围。从线路运行安全方面出发,说明输电线路增容系统能够在保证系统安全的前提下提高线路的输送容量。

5 结语

利用MCMC方法建立风向、风速和环境温度气候模型,结合线路电流模型一起利用MC模拟计算出导线温度的分布,进一步计算出增容运行风险指标。通过对输电线路实际增容监测系统夏冬2季的监测数据分析表明,增容风险随着电流分布均值的增大而迅速增大,增容系统所计算的热容量可靠性能比较高,线路风险控制在1%以内,完全满足工程要求。通过本文评估方法能给调度人员提供线路的运行风险信息,结合相关负荷预测技术能更好地进行智能化负荷调度。

附录见本刊网络版(http://aeps.sgepri.sgcc.com.cn/aeps/ch/index.aspx)。

摘要：输电线路动态增容系统作为智能输电线路技术支撑系统的重要部分,能提高输电设备的利用效率,帮助运行人员更好地掌握当前线路的运行状态。为确保输电线路增容运行的可靠性和安全性,文中研究提出基于马尔可夫链蒙特卡洛方法对输电线路增容运行后的风险进行评估的方法。该方法主要利用各微气候监测参数后验分布的随机序列来建立风向、风速和环境温度等气候概率分布模型,结合线路负荷电流模型利用蒙特卡洛模拟来预测导线的温度分布,从而给出线路增容运行的风险指标。基于夏冬2季的典型监测数据,利用所提出的方法对动态增容系统给出的热容量的可靠性进行分析,结果表明线路运行风险控制在合适的范围以内,满足电网运行和调度工程的要求。

变压器负荷智能增容技术研究篇4

近年来随着国民经济的转型与发展,部分地区供电能力的发展与实际需求的增长之间的矛盾日渐显现。为积极应对这一局面,国网系统内已推广采用了提高运行温度、短时动态增容、新型耐热线路等多项技术,极大地提高了线路的输电能力,与之配套的变电站内设备(断路器、隔离开关、电流互感器等)普遍采取了技术改造,即通过整体更换的方式来与线路输送能力相匹配。在取得一定效果的同时,大量变电设备未达到设计年限而提前退役,新增了改造工程的投资,造成了资产的利用效率下降,同时运行变电站的改造又不可避免地影响到供电可靠性。因此,如何合理地充分利用变电设备的潜力,达到设备负荷智能增容的效果,不仅对提高供电可靠性、缓解电力建设压力,而且对提高资产利用水平具有重大意义。

变压器负荷智能增容技术即通过控制变压器内部的热点温度来提高变压器的负荷运行能力。变压器负荷智能增容的目的是要保证变压器在安全可靠运行的前提下来增大变压器的运行负荷以满足用户端用电量的需求,在变压器出现危险状况时做到提前报警。这对电力系统内电力变压器的负荷分配是非常重要的,同时可为电力系统内调度部门提供技术支持。

本文主要论述系统的总体框架设计,以实时分析的变压器热路模型为中心,阐述数据信息的采集、传输、处理与分析、结果展示等功能模块的结构和特点。

1 系统总体框架

变压器负荷智能增容系统从架构上分为三大单元,分别为数据采集单元、智能处理单元、后台系统单元,系统框架如图1所示。

数据处理单元主要由微气象数据采集模块、变压器油温采集模块、变压器电压电流采集模块、冷却器控制模块等组成。其中,微气象数据采集模块主要是用来采集变压器周边的环境温度、太阳光辐射强度、风速等信息;变压器油温采集模块主要是用来采集变压器的顶层油温、变压器上油口和下油口温度;变压器电压电流采集模块主要是用来采集变压器的高中低压侧电压和电流等信息;冷却器控制模块主要是用来控制变压器的冷却器的智能切投。上述各个模块都是通过RS485与数据处理单元进行数据通信。

智能处理单元采用高速ARM处理器组成的芯片组并通过IEC104/Modbus协议来跟数据处理单元进行通信,智能处理单元内嵌入变压器电热路分析模型和算法,对变压器过负荷运行的极限工况以及过负荷后的运行风险进行评估,得到不同过负荷情况下变压器能够持续运行的时间等分析结果,并通过电力系统专网采用IEC61850协议传送至后台系统单元的数据服务器。

智能处理单元的实时分析数据通过电力专网与后台系统单元的数据服务器进行交互,后台系统单元还提供Web服务,电力专网用户经授权后可以通过浏览器远程访问查看。

2 变压器热路模型分析

热路模型计算法,即从传热学的角度用电路模型简化变压器内传热过程,将变压器内热传导过程简化为电路模型,这种方法可得到直接反映物理过程的热路模型并得到计算变压器热点温度的计算公式。热路模型算法计算过程较为简单,对变量需求较少,如果算法模型建立的比较完善,计算出来的结果也是会相当准确的。

2.1 热路模型算法的理论依据

由于电场分布与热场分布均满足泊松方程,因此热场与电场有许多相似之处,可以建立它们之间的对应关系,进而用熟悉的电场量来分析计算热场。描述内无热源导热体中稳态导热现象的温度场和热流密度的方程为:

式中,T为温度,q为热流密度, λ为导热系数。

而描述导电体中恒定电场和电流密度的方程则为:

式中,U为电压,j为电流密度, γ为电导率。

对比式(1)到(4),可知两者公式完全相同,且各参量也比较类似,它就是用电压看做温度T、用电流密度j看做热流密度q、用电导率看做导热系数。从而可知,热流场的各种物理变量跟恒定电流场是对应关系,并且电流场的属性和热流场的属性具有相似性。例如,热流场中的等温面与电流场中的等位面相似,它是单值、连续的。电力线与等位面正交,表示该点的电场强度,与之相似,热流线与等温面正交,表示该点的热流方向及大小。

而对于不是稳态的电热模拟,性质类似,就是用电容C看做热容ρc。根据热电类比理论,若描述两个物理形式相同的微分方程,只要两个载体的几何形状和边界条件相似,则两者方程的解析解可以完全通用,这就是热路模型法应用的基本理论依据。热电类比法中参量的定义及对应关系如表1所示。

2.2 热路模型的建立

新的电路学模型采用变压器油平均温度作为参考量。这是因为:1变压器油平均温度可以很好地反映出变压器内部整体温度水平,且适合热路模型的传热规律;2平均油温是变压器出厂温升试验中必须测量的环节,加设这个参数利于热路模型中热阻的求取;3利用平均油温可以求解变压器油在油管及散热器中散热热阻的求取;4平均油温在试验条件下较为接近变压器箱体表面温度,可以利用此参数求解变压器箱体的散热热阻等变量。基于变压器油平均温度的热路模型如图2所示。

2.3 热路模型准确性校验

(1)本热路模型计算值与GB1094.7负载导则所计算热点温度的对比

GB 1094.7《油浸式电力变压器负载导则》中关于热点温度提供了两种计算方法,分别是指数方程法和微分方程法,依照某变压器厂提供的一台240MVA/220k V电力变压器的结构数据,将使用本模型计算的热点温度和利用导则提供的两种算法计算的热点温度进行对比,如图3所示。

从图3中可知,当负载系数为1时,三种方法计算出的稳态热点温度大致相同,但时间常数各不相同,热路模型温度上升更加缓慢;而当负载系数增大变为1.5时,热路模型计算出的热点温度则较导则提供的两种算法低很多,这是由于导则提供的算法相对来说并不是非常精确,而热路模型考虑了油粘度随温度变化等情况,当负载值大于额定时,考虑油粘度时所计算出的温度值低于不考虑油粘度影响的温度值,所以本模型计算出来的温度会比导则计算的低一些,对于时间常数有类似的道理。

(2)本热路模型计算值与变压器实际计算值进行对比

本次实验采用某公司810032#变压器(ONAN/AF),其电压等级为230k V,额定容量为75MVA,使用这台变压器,在刚开始时所有的冷却器都是关闭的,相当于运行在AN方式下,为了快速加热,初始负荷为1.1倍额定负荷,在160分钟后冷却器被全部打开,相当于运行在AF方式下,此过程都可以通过热路模型来进行模拟比较,比对出来的结果如图4所示。

从图4中可知,在160min前所有风扇都是关闭的,之后所有风扇被开启。通过比对,实际测量的变压器温升值与热路模型算法计算出来的值非常接近,只是在预热的过程中偏差相对比较大一点,偏差约为2.8K,在160min后,实际测量温升值与计算出来的值很相近。在这个预热过程中,变压器负荷为AN冷却条件负荷的两倍左右,计算与实测的一致也验证了模型在变压器过负荷下温度计算具有很好的精度。

(3)校验结果分析

通过与变压器实测数据进行对比,基于平均油温计算热点温度的热路模型的精确性得到了验证,由于在模型中加入了多种修正,且对变压器外部散热热阻做出了大量的切合实际的处理,所以本模型的精确性应属于同类方法中最高的。

3 变压器负荷智能增容的风险评估

变压器负荷智能增容风险评估的前提条件是分析变压器过负荷能力,在过负荷能够容忍的条件下运行,结合变压器当前运行状态、变压器冷却器运行等情况来分析变压器负荷智能增容的风险程度,

根据GB 1094.7电力变压器负载导则,变压器负荷智能增容时内部温度值必须设定一个限定值,来确保变压器在安全可靠的环境下运行,取导则中对超负荷运行要求的最低温度进行限值:顶油温度105℃、热点温度140℃作为变压器智能增容的限定温度值,另外,如前所述,基于变压器内部容易出现过热劣化的现象,所以采用了“线-油温差”这个参数,一般设为30℃。

而后通过微气象实时测量来得到环境温度、风速、太阳光辐射强度的数据,并经算法模型模拟出基于实际变压器运行工况下的顶油温度、热点温度和“线-油温差”值,并于规定的三个限定值进行对比,即可实现对变压器负荷智能增容的运行能力进行有效评估,这就是变压器负荷智能增容技术的核心思想。

4 后台系统单元

后台系统单元层主要经由电力系统专网完成与智能处理单元软件进行数据交互,采集得到智能处理单元输出的负荷智能增容能力,并将其写入后台数据库中,通信接口遵循IEC61850标准。后台系统单元并为电力专网内的用户提供Web访问服务,远端的用户经过授权后可以对该平台进行分级访问。该模块还提供Web Service接口服务,PMS系统可通过此接口获取变压器负荷智能增容能力的输出信息,供生产和调度部门使用。后台系统平台架构如图5所示。

后台系统单元还可以扩展成对区域性电力系统进行统计分析,通过远程数据管理中心与智能处理单元进行通讯,读取每个智能处理单元的当前计算分析结果与状态分析历史信息,并绘制部分数据的发展趋势,为更高层次的应用提供数据支持。可进行多种应用目的的查询、排序、统计等操作需求,采用数据值上限报警和趋势图分析报警机制。

5 结束语

本系统通过对环境、负载因素的实时测量,并基于热路模型计算出的变压器内部温度值,可实现对运行中变压器的在线监测,不但可以为调度部门提供增加线路输送容量的依据,而且能准确地规避增容过程中可能遇到的危险,使之能最大限度地满足居民、工厂的用电需求。

动态增容技术篇5

1 我国中小型水电站发电机现状

在我国已建成的中小型水电站中, 有相当大的部分是在1980年之前建成的, 这部分水电站存在着诸多的问题。例如, 规划设计不合理、水文测量资料不足、机电设备不配套、水轮发电机组制造工艺水平低等。在多年的运行过程中, 其不可避免地存在着机电设备严重老化、事故隐患日益增多等问题, 以致电站机组效率低, 严重制约了水利资源的充分利用, 而且达不到设计出力。水轮发电机在额定工况下效率只有82%~87%, 单位千瓦时发电耗水量大, 多年平均实测发电单耗达16.57 m3/k Wh, 而且能量指标低, 水轮机运行45年, 已超过使用年限。

近年来各有关部门都非常重视小水电的技术改造, 现已收到一定的成效, 但这是远远不够的。众所周知, 水电站技术改造中最重要的内容是水轮发电机的技术改造, 然而目前的技术改造还未形成气候。在南方一些中小型水电站中, 非常重视对旧发电机的技术改造, 而且发展技术改造的潜力很大。不少水电站除转轮需更换外, 可超出力运行的情况较多, 随着近年来科技的发展, 发电机的设计、制造水平有了很大的提高。发电机老化严重, 不能满足水机的超出力运行的原因是早年生产的水轮发电机受当时的设计水平、材料质量、生产技术和制造工艺的限制;机组辅助系统的冷却水管锈蚀、水生物结垢严重;机组的技术供水量已不能满足设计要求, 造成定子线圈温度偏高, 加剧恶化了发电机运行状况。经多年运行, 使发电机绝缘老化, 而且线圈松动、运行噪音大、铁损增加、温升高、效率低。因此, 我国水轮发电机现在远不能适应时代发展的要求, 很有必要增加容量, 以创造更好的经济效益。

2 水轮发电机增容改造可行性分析

在提出对旧水轮发电机进行增容改造, 实现更好的经济效益时, 有人提出质疑, 担心不但没有经济效益, 可能还会带来安全事故。笔者通过走访多家中小型水电站, 发现现运行的水轮发电机组, 一般都已运行多年, 实践证明, 其基本结构是可靠的, 且具备增容裕度大的特点。另外, 通过改造还可以检查出其存在的一些影响安全的运行缺陷。所有的增容改造工作必须有一个严格的科学考证和分析体系, 并且在此基础上实施。例如, 要了解其实际情况, 必须对其进行电磁及温升计算, 对机组进行各种测试和试验, 还要对发电机主轴进行计算, 以达到考察其增容可行性的目的。

笔者参观某电站的3号发电机, 该发电机是哈尔滨电机厂于1986年制造, 型号为SF-50-59/9000, 目前已完成增容改造。在改造过程中, 首先在机组上完成包括Xd等20多个基本参数的导出参数测试, 对气隙进行准确的测量, 发现实际气隙比设计气隙大0.5 mm。然后再确定短路比Kc=1.238, 完成转子及铁芯的温升情况的测试。从温升可以掌握发电机定子肯定留有一定的裕度。以设计值和实测数值为基础, 计算了5种不同气隙、不同功率因数时的电磁及温升方案, 根据绝缘检查、试验结果和历年运行试验纪录作出认定。最后即是确认最优的方案, 有功增容幅度达15%, 由Kc、Xd、X等看出, 主要电磁性能仍能满足运行要求, 转子线圈、定子线圈等温升相比改造前增加的不多, 从而完成水轮发电机增容改造。

3 实现机组增容改造的主要技术

3.1 水轮机改造方法

在对水轮机进行改造前, 要从实践出发, 收集资源, 对机组多年运行的实测数据进行分析, 确定水力参数。根据这些参数, 重新选择合适的新型水轮机在电站中运行。在改造过程中, 需要特别注意的是, 改造部件和保留部件之间的匹配问题。在选择新型转轮时, 遵循一个原则, 就是尽量与原机型的导叶高度一致或相差甚小, 而且直径与原转轮直径尽量相等, 最后的底线要求是相差控制在2%以内。一般情况下, 对水轮机进行改造时, 要对5个以上的综合技术经济方案进行分析, 最后挑选最好、最有效的方案。由于已建水电站中大多数的尾水位没有变化或变化不大, 因此, 要兼顾转轮的汽蚀特性, 切忌一味地追求转轮的能量特性, 同时还要求新型转轮的汽蚀系数比原转轮小或至少相等。这些措施很好地避免了改造后出现汽蚀损坏现象, 杜绝了影响电站稳定运行的后患, 提高了电站的经济效益。另外, 对引水系统进行测量和分析, 可以全面地了解电站的情况, 以便更好地保障改造后机组的运行安全与稳定。

3.2 发电机的增容改造技术

发电机的增容改造技术是本文的重点, 为了更详细地介绍发电机的增容改造技术, 笔者结合实践经验作深入的研究。某发电厂的8~16号发电机均为20世纪50年代的产品, 运行将近60年, 更换严重老化的定子绕组沥青绝缘为环氧粉云母绝缘便是改造的重点。新线棒绝缘是一种新的工艺, 采用抽真空模压一次成型制造而成, 单边绝缘厚度减薄了0.5 mm, 相应地线棒有效导线截面积却增大了8%, 大大提高了槽满率。对于通风系统, 改造有2个措施: (1) 加大通风量, 改善冷却效果, 改造挡风板结构; (2) 为增加空冷却器数量, 将单路通风改为双路通风。据分析, 9号和10号的发电机更换了老式定子铁芯的热轧硅钢片, 采用热压工艺现场叠装, 以达到减薄定子铁芯段的厚度和通风沟高度的目的, 提高了定子铁芯的抗震动稳定性。完成这些工作后, 该电站有6台已被改造, 有功功率由原来的485 MW增至610 MW, 增幅达到7.95%。

各部件改造时, 要立足于自身特点。定子, 要增加水轮发电机的容量, 首先要对定子进行改造, 重点考虑定子绕组和定子铁芯。转子, 水轮发电机增容改造时, 一般可不动转子结构及励磁绕组, 以实现最好的改造效果, 在改造时, 应对原发电机的风路进行考察、测量和分析, 达到控制通风量在适当范围、减少通风涡流损耗。轴承及其他机械部件, 机组增容改造后, 由于水推力、电磁力矩和不平衡拉力增加, 推力轴承、导轴承的负载也相应增大, 方便轴承的清理、检查。空气冷却器, 在改造装有空气冷却器的水轮发电机时, 应对空气冷却器的换热量进行核算, 并要保证留有一定的裕度。

最后, 对发电机进行全面清理是增容改造必不可少的工作。在清洗零部件的过程中应对零部件进行全面的检查, 发现裂纹和其他缺陷时, 在确保机组增容改造后安全可靠的前提下, 应认真分析原因并采取相应的处理措施, 也可以用BC、DC或EC等探伤方法检查一些应力较高的部位。

4 实例效益分析

通过实例的效益分析, 更加凸显水轮发电机增容技术改造带来的成果。笔者以南方某一水电站为例, 对水轮发电机改造后的效益进行分析。

南方某水电站共有6台发电机组, 总装机容量8 000 k W, 1996—2006年, 平均发电量为1 127万k Wh, 根据这10年期间的情况统计, 运行情况良好, 来水量丰富, 水库调节性能强, 但由于近3年大坝加固扩建, 弃水减少, 蓄水量大不如从前, 现在蓄水量比较小。运行工况偏离原设计点较大, 发电效率下降。经增容改造后, 从2007年3月—2010年3月的统计数据来看, 年平均发电量2 314万k Wh, 增发了1 187万k Wh。按平均电价0.373元/k Wh计算, 每年增加0.373元/k Wh×1 187万k Wh=9 021万元, 经济效益相当可观。机组增容改造后, 电站采用计算机监控系统和图像监视系统, 可节资20万元。另外, 由于机组运行多年, 机件老化严重, 故障率高。按3年大修、每年中修、平时小修, 估算维修费支出1万元, 改造后, 设备维修费支出可减少。因此, 水轮发电机增容改造不但可行, 而且会产生巨大的经济效益, 这是一个值得认真思考和探究的课题。

摘要：目前我国水力发电已不能跟上社会经济发展的需要, 中小型发电站的水轮发电机已服役多年, 可通过利用新技术、新材料、新工艺等手段对水轮机发电机进行更新增容改造, 以达到电站增容和提高经济效益的目的。现就水轮发电机增容改造可行性分析、实现机组增容改造的主要技术以及机组增容实例与效益分析等几方面进行浅析。

关键词：水轮发电机,增容,改造,可行性,效益

参考文献

[1]傅永泉, 成德明.水轮发电机增容改造技术探讨[J].浙江水利水电专科学校学报, 2003 (1)

[2]刘太洪.某发电公司1号水轮发电机增容改造设计[J].广东电力, 2005 (10)

[3]赵昌宗.三峡水轮发电机定子线圈断水运行能力分析[J].东方电气评论, 2004 (1)

动态增容技术篇6

1 我国中小型水电站发电机现状

在我国已建成的中小型水电站中, 有相当大的部分足在1980年之前建成的, 这部分水电站存在着诸多的问题。例如, 规划设计不合理、水文测量资料不足、机电设备不配套、水轮发电机组制造工艺水平低等。在多年的运行过程中, 其不可避免地存在着机电设备严重老化、事故隐患日益增多等问题, 以至于电站机组效率低, 严重制约了水利资源的充分利用, 而且达不到设计出力。水轮发电机在额定工况下效率只有82%~87%, 单位千瓦时发电耗水量大, 多年平均实测发电单耗达16.57m3/kwh, 而且能量指标低, 水轮机运行年数已超过使用年限。

2 水轮发电机增容改造的可行性

在提出对旧水轮发电机进行增容改造, 实现更好的经济效益时, 有人提出质疑, 担心不但没有经济效益, 可能还会带来安全事故。笔者通过走访多家中小型水电站, 发现运行的水轮发电机组, 一般都已运行多年, 实践证明, 其基本结构是可靠的, 且具备增容度大的特点。另外, 通过改造还可以检查出其存在的一些影响安全的运行缺陷。所有的增容改造工作必须有一个严格的科学考证和分析体系, 并且在此基础上实施。例如, 要了解其实际情况, 必须对其进行电磁及温升计算, 对机组进行各种测试和试验, 还要对发电机主轴进行计算, 以达到考察其增容可行性的目的。

3 实现机组增容改造的主要技术

3.1 HL160型水轮机的改造方法

3.2 发电机的增容改造技术

3.2.1 加大通风量, 改善冷却效果, 改造挡风板结构;

3.2.2 为增加空冷却器数量, 将单路通风改为双路通风。

据分析, 9号和10号的发电机更换了老式定子铁芯的热轧硅钢片, 采用热压工艺现场叠装, 以达到减薄定子铁芯段的厚度和通风沟高度的目的, 提高了定子铁芯的抗震动稳定性。完成这些工作后, 该电站有6台已被改造, 有功功率由原来的485Mw增至610Mw, 增幅达到7.95%。

结束语

动态增容技术篇7

1 自动化设备改造与经验

自动化是电网发展的趋势, 在这个过程中应明确设计规范与标准, 注意抗干扰、防雷及系统开放性等问题。目前变电站综合自动化系统的设计仍缺少统一标准, 故设计标准是目前变电站改造面临的重要课题, 这就要求各生产企业按照统一和开放的数据接口标准来进行设计, 这就极大的方便了不同使用要求的用户按照其设计特点选用合适的产品。

变电站的安全运行要注意抗干扰, 电磁干扰会对其产生不利影响, 若无相应的措施, 可能造成不良后果。建议对硬件和软件双管齐下, 通过接地保护、隔离、屏蔽等措施, 来消除或降低电磁干扰。一座变电站稳定安全运行的条件之一, 就是要采取必要的抗干扰措施, 尤其是在综合自动化系统中, 应选用质量过关的产品, 不仅是要符合检验标准, 更重要的是能通过相关试验的检测。

在系统开放性方面, 主要是应满足以下条件:一是各企业生产的设备能够实现互操作性;二是该系统可以支持变电站长远发展的技术更新;三是要满足变电站当前稳定运行的各项功能。

2 通讯装置改造与经验

2.1 遥信误动和抖动问题的改进

通常来说, 变电站一般通过提高软件性能, 优化采集装置的遥信采集电路, 采用屏蔽电缆传输遥信信号的方式, 能够解决相当一部分的遥信抖动问题。对于一些重要或关键的接点可以采用双位置遥信来判别遥信变位信号;而针对较为频繁的误动或抖动遥信应引起重视, 遥信转换或双位置遥信是这一问题的解决之道。

2.2 遥控功能的可靠性

由于二次回路的设计存在一定的差异, 因此遥控装置中多对输出接点就十分必要了, 通常遥控装置应提供:合、分接点, 重合放电接点, 事故总信号自动投、切点, 重合闸闭锁接点等。

遥控输出接点一般直接接入二次回路, 这就要求继电器分接点的容量应能满足二次回路的要求, 合、分执行继电器的触点容量为:DC220V/5A, 以确保工作时灭弧能力, 其余执行继电器的触点所接的回路的工作电流不大, 因此触点容量相应的也要降低。根据操作方式的不同, 远方和当地操作应互为闭锁。假设某单位自动化 (远动) 和继电保护在管理模式上分属不同的部门, 远方和当地切换开关应使远方操作和当地操作保持独立, 而不是有电联系, 这样可以为维护和事故分析提供便利。

3 主变差动保护装置改造与经验

在变电站中励磁涌流、不平衡电流都可以引起变压器差动保护误动。为了抑制励磁涌流的影响, 变压器保护可以采用以下措施: (1) 采用具有速饱和铁芯的差动继电器构成差动保护, (2) 利用二次谐波制动原理构成差动保护, (3) 采用鉴别波形间断角原理的差动保护。针对不平衡电流产生的原因, (1) 变压器接线组别的影响, 实际上选择电流互感器时是根据电流互感器定型产品变比确定以各接近并稍大于计算值的标准变比。在微机保护中, 变压器接线组别影响的已采用电流相位差软件补偿措施, 由于软件计算的灵活性, 允许变压器各侧的电流互感器均采用星形接线, 相位差由软件自动进行校正, 但要求各侧电流正方向均指向变压器。 (2) 电流互感器实际选用变比与计算变比不同, 具体计算时只需要根据变压器各侧一次额定电流, 差动TA变比求出电流平衡系数Kb, 将Kb值当作定值输入保护装置中, 由保护软件实现电流自动平衡调整来消除TA计算变比和实际选用变比不同产生的不平衡电流。 (3) 变压器两侧电流互感器型号不同, 只有采用适当增大保护动作电流的办法予以考虑, 实际上在整定计算时用同型系数考虑之。 (4) 带负荷调整分接头, 一般采用提高保护动作电流来消除影响, 但采用分侧比率制动差动保护可不受带负荷调压的影响。

4 停电改造中负荷转移的相关经验

负荷转移在前期做好相关人员与物资方面的统筹安排之后, 具体到实施阶段应进行充分的落实, 在这个阶段, 首要问题是施工安全, 具体到做法上, 一是要在现场勘察阶段及时发现问题并解决问题, 二是在施工前对施工方案做到心中有数;三是按照正确的程序通力协作, 有序施工。

相序测试是负荷转移过程中需要引起重视的一项内容, 一般来说对于负荷转移所涉及到的线路都需要经过相序测试, 之前联络过的则不在这个范围之内。如果是10 k V线路相联络的, 应采用同相位测试;在负荷转移过程中出现的需要停电的线路, 应提前或送电后核定正相序, 同时保留记录, 以确保联络时相序一致。

另外要注意局部电网受到转移负荷的影响, 极易出现事故和问题, 因此要加强预防, 提前发现潜在的危险, 在日常巡视中加以防范, 尤其是应提高警惕, 在电网末端反应不及时的情况下, 一旦出现故障, 第一时间发现并消缺;第二是重视负荷侧管理, 避免高峰期用电, 降低用电压力;第三是做好相应的群众工作, 变电站的增容改造目的是造福于群众, 取得群众的配合十分重要。在变电站增容改造完成后, 还要尽快恢复送电条件, 实施负荷改回。变电站的增容改造, 仍有很多问题需要解决, 但是我们相信, 坚持不懈的努力, 将会一一解决这些问题, 给人民带来便利。

摘要：在我国电力系统改革中, 变电站的增容改造是其中的一项重要环节, 在对变电站改造的过程中, 积累了很多经验, 本文就相关技术的应用于改进提出几点建议, 以期为今后变电站的增容改造提供参考, 为电网的长远发展打下基础。

关键词：变电站,增容改造,经验

参考文献

[1]庞艺.浅析35k V变电站改造的技术处理措施[J].黑龙江科技信息, 2010 (34) .

[2]刘亮, 杜涛, 徐雄军, 朱亚飞.浅析变电站智能化改造遇到的问题及关键技术[J].科技创业月刊, 2012 (11) .

[3]雷争鸣, 桑小文.有关变电站综自改造的技术探讨[J].中国科技投资, 2012 (27) .

【动态增容技术】推荐阅读：

电力增容05-10

增容机理08-27

增容改造09-05

增容改造申请06-10

用电增容报告07-25